Los sistemas de administración automatizada de insulina son sistemas automatizados (o semiautomatizados) diseñados para ayudar a las personas con diabetes que requieren insulina , ajustando automáticamente la administración de insulina en respuesta a los niveles de glucosa en sangre . Los sistemas disponibles actualmente (a octubre de 2020) solo pueden administrar (y regular la administración de) una sola hormona: la insulina . Otros sistemas actualmente en desarrollo tienen como objetivo mejorar los sistemas actuales agregando una o más hormonas adicionales que se pueden administrar según sea necesario, lo que proporciona algo más cercano a la funcionalidad endocrina del páncreas .
La función endocrina del páncreas la proporcionan las células de los islotes , que producen las hormonas insulina y glucagón . La tecnología pancreática artificial imita la secreción de estas hormonas en el torrente sanguíneo en respuesta a los niveles cambiantes de glucosa en sangre del cuerpo. Mantener niveles equilibrados de azúcar en sangre es crucial para el funcionamiento del cerebro, el hígado y los riñones. [2] Por lo tanto, para las personas con diabetes, es necesario que los niveles se mantengan equilibrados cuando el cuerpo no puede producir insulina por sí mismo. [2]
Los sistemas de administración automatizada de insulina (AID) suelen denominarse páncreas artificial , pero el término no tiene una definición precisa y universalmente aceptada. Para otros usos distintos de la administración automatizada de insulina, véase Páncreas artificial (desambiguación) .
El primer sistema automatizado de administración de insulina se conoció como Biostator. [ cita requerida ]
Los sistemas de asistencia de insulina disponibles actualmente se dividen en tres grandes clases en función de sus capacidades. Los primeros sistemas lanzados al mercado solo pueden detener la administración de insulina (suspensión predictiva de glucosa baja ) en respuesta a una glucosa ya baja o pronosticada baja. Los sistemas híbridos de circuito cerrado pueden modular la administración tanto hacia arriba como hacia abajo, aunque los usuarios aún inician dosis de insulina (bolos) para las comidas y, por lo general, "anuncian" o ingresan información sobre las comidas. Los circuitos completamente cerrados no requieren acciones manuales de administración de insulina ni anuncios para las comidas. [ cita requerida ]
Los sistemas de suspensión predictiva de glucosa baja (PLGS, por sus siglas en inglés) son un avance con respecto a los sistemas de suspensión de umbral y utilizan un modelo matemático para extrapolar los niveles futuros de azúcar en sangre previstos en función de las lecturas recientes de un CGM. Esto permite que el sistema reduzca o detenga la administración de insulina antes de un evento hipoglucémico previsto. [3]
Los sistemas híbridos de circuito cerrado (HCL) amplían aún más las capacidades de los sistemas PLGS al ajustar las tasas de administración de insulina basal tanto hacia arriba como hacia abajo en respuesta a los valores de un monitor de glucosa continuo. A través de esta modulación de la insulina basal, el sistema puede reducir la magnitud y la duración de los eventos hiperglucémicos e hipoglucémicos. Los usuarios aún deben iniciar bolos manuales a la hora de comer. [4] Los sistemas híbridos de circuito cerrado avanzados tienen algoritmos avanzados.
Circuito completamente cerrado (FCL)
Los sistemas de circuito cerrado completo (FCL) ajustan el suministro de insulina en respuesta a los cambios en los niveles de glucosa sin necesidad de que los usuarios introduzcan insulina a la hora de comer ni anuncien comidas. [5]
Un sistema automatizado de administración de insulina consta de tres componentes distintos: un monitor continuo de glucosa para determinar los niveles de azúcar en sangre, una bomba para administrar insulina y un algoritmo que utiliza los datos del CGM y la bomba para determinar los ajustes de insulina necesarios.
En los Estados Unidos, la Administración de Alimentos y Medicamentos (FDA) permite que cada componente se apruebe de forma independiente, lo que permite aprobaciones más rápidas e innovación incremental. A continuación se analiza cada componente con mayor detalle.
Los monitores continuos de glucosa (MCG) son sensores portátiles que extrapolan una estimación de la concentración de glucosa en la sangre de un paciente en función del nivel de glucosa presente en el líquido intersticial subcutáneo. Se inserta en la piel un cable sensor delgado y biocompatible recubierto con una enzima reactiva a la glucosa, lo que permite que el sistema lea el voltaje generado y, en función de él, calcule la glucosa en sangre. La mayor ventaja de un MCG sobre un medidor de glucosa en sangre tradicional por punción en el dedo es que el MCG puede tomar una nueva lectura con una frecuencia de hasta 60 segundos (aunque la mayoría solo toma una lectura cada 5 minutos), lo que permite una frecuencia de muestreo que puede proporcionar no solo un nivel de azúcar en sangre actual, sino un registro de mediciones anteriores; lo que permite que los sistemas informáticos proyecten tendencias pasadas a corto plazo hacia el futuro, mostrando a los pacientes hacia dónde es probable que se dirijan sus niveles de azúcar en sangre.
Una bomba de insulina administra insulina por vía subcutánea. El propio cuerpo de la bomba de insulina también puede contener el algoritmo utilizado en un sistema AID, o puede conectarse a través de Bluetooth con un dispositivo móvil independiente (como un teléfono) para enviar datos y recibir comandos para ajustar la administración de insulina.
Algoritmo
El algoritmo de cada sistema AID es diferente. En los sistemas comerciales (ver más abajo), se sabe poco sobre los detalles de cómo funciona el algoritmo de control. En los sistemas de código abierto, el código y el algoritmo están disponibles abiertamente. En general, todos los algoritmos tienen la misma funcionalidad básica: toman datos del CGM y, en función de los niveles de glucosa previstos y de la configuración personal del usuario (por ejemplo, para tasas basales, sensibilidad a la insulina y proporción de carbohidratos), recomiendan la dosis de insulina para ayudar a mantener los niveles de glucosa dentro del rango objetivo.
Dependiendo del sistema, los usuarios pueden tener la capacidad de ajustar el objetivo del sistema y pueden tener diferentes configuraciones para solicitarle al sistema que administre más o menos insulina en general.
La disponibilidad comercial varía según el país. Los sistemas aprobados en varios países, que se describen más adelante, incluyen MiniMed 670G o 780G, Control-IQ de Tandem, Omnipod 5, CamAPS FX y Diabeloop DBLG1. [6]
En septiembre de 2016, la FDA aprobó el Medtronic MiniMed 670G, que fue el primer sistema híbrido de circuito cerrado aprobado . El dispositivo ajusta automáticamente el suministro de insulina basal de un paciente . [7] Está compuesto por un monitor continuo de glucosa, una bomba de insulina y un medidor de glucosa para calibración. Funciona automáticamente para modificar el nivel de suministro de insulina en función de la detección de los niveles de glucosa en sangre por el monitor continuo. Lo hace enviando los datos de glucosa en sangre a través de un algoritmo que analiza y realiza los ajustes posteriores. [7] El sistema tiene dos modos. El modo manual permite al usuario elegir la velocidad a la que se administra la insulina basal. El modo automático regula los niveles de insulina basal a partir de las lecturas del CGM cada cinco minutos. [8]
La t:Slim X2 de Tandem Diabetes Care fue aprobada por la Administración de Alimentos y Medicamentos de los EE. UU. en 2019 y es la primera bomba de insulina designada como bomba de insulina con controlador alternativo habilitado (ACE). Las bombas de insulina ACE permiten a los usuarios integrar monitores continuos de glucosa, sistemas de dosificación automática de insulina (AID) y otros dispositivos de control de la diabetes con la bomba para crear un sistema de terapia de diabetes personalizado. Muchos usuarios de la t:slim X2 integran la bomba con el Dexcom G6, un monitor continuo de glucosa aprobado por la FDA en 2018. Fue el primer CGM autorizado para su uso en un sistema de terapia integrado. El dispositivo no requiere calibraciones por punción digital. [9]
En mayo de 2023, la FDA aprobó el sistema iLet Bionic Pancreas para personas con diabetes tipo 1 de seis años o más. [5] [4] El dispositivo utiliza un sistema de circuito cerrado para administrar tanto insulina como glucagón en respuesta a los niveles de glucosa en sangre detectados. El prototipo iLet de cuarta generación, presentado en 2017, tiene aproximadamente el tamaño de un iPhone, con una interfaz de pantalla táctil. Contiene dos cámaras tanto para insulina como para glucagón, y el dispositivo se puede configurar para su uso con una sola hormona, o ambas. [10] En 2020 y 2021 se realizó un estudio de 440 pacientes con diabetes tipo I utilizando una configuración de dispositivo que administraba solo insulina en comparación con el estándar de atención; el uso del dispositivo condujo a un mejor control de la glucosa circulante (medido mediante monitoreo continuo ) y una reducción de la hemoglobina glucosilada (en comparación con ningún cambio para el grupo de atención estándar). [11] Sin embargo, la incidencia de eventos hipoglucémicos graves fue más de 1,5 veces mayor entre los usuarios del dispositivo en comparación con los pacientes de atención estándar. [11]
Existen varias opciones de bricolaje no comerciales y no aprobadas por la FDA, [12] [13] que utilizan código fuente abierto, [14] incluyendo OpenAPS , [15] Loop, [16] y/o AndroidAPS. [17]
Los antiguos fundadores de Timesulin, Welldoc, Companion Medical y Bigfoot Biomedical se han unido para crear el primer sistema de administración de insulina automática del mundo para quienes quieran seguir utilizando lapiceras de insulina. El equipo lo llama Episodic AID.
El nombre del producto funcional es Luna. [18]
En colaboración con el Centro Médico Académico de Ámsterdam, Inreda Diabetic BV ha desarrollado un sistema de circuito cerrado con insulina y glucagón. El iniciador, Robin Koops , comenzó a desarrollar el dispositivo en 2004 y realizó las primeras pruebas en sí mismo. En octubre de 2016, Inreda Diabetic BV obtuvo la licencia ISO 13485 , un primer requisito para producir su páncreas artificial. [19] El producto en sí se llama Inreda AP y pronto realizó algunas pruebas con gran éxito. Después de los ensayos clínicos, recibió el marcado CE , que indica que cumple con la regulación europea, en febrero de 2020. [20]
En octubre de 2020, la compañía de seguros de salud Menzis e Inreda Diabetic iniciaron un proyecto piloto con 100 pacientes asegurados por Menzis. Todos ellos son pacientes que tienen graves problemas para regular sus niveles de glucosa en sangre. Ahora utilizan el Inreda AP en lugar del tratamiento tradicional. [21] En julio de 2021 se puso en marcha otro ensayo a gran escala con el Inreda AP, que debería determinar si el seguro de salud holandés debería cubrir el dispositivo para todos sus asegurados. [22] Está previsto que en 2023 se lance una versión más pequeña y mejorada del Inreda AP.
El enfoque del equipo médico implica la combinación de un monitor continuo de glucosa y una bomba de insulina implantada que puede funcionar junto con un algoritmo controlado por computadora para reemplazar la función normal del páncreas. [23] [24] [25] El desarrollo de monitores continuos de glucosa ha llevado al progreso en la tecnología del páncreas artificial utilizando este sistema integrado. [26]
A diferencia del sensor continuo solo, el sistema de circuito cerrado no requiere ninguna intervención del usuario en respuesta a la lectura del monitor; el monitor y el sistema de bomba de insulina administran automáticamente la cantidad correcta de hormona calculada a partir de las lecturas transmitidas. El sistema es lo que compone el dispositivo de páncreas artificial. [27] [28]
Se están realizando cuatro estudios sobre diferentes sistemas de páncreas artificiales a partir de 2017 y en el futuro cercano. Los proyectos están financiados por el Instituto Nacional de Diabetes y Enfermedades Digestivas y Renales , y son la parte final de las pruebas de los dispositivos antes de solicitar la aprobación para su uso. Los participantes en los estudios pueden vivir sus vidas en casa mientras usan los dispositivos y son monitoreados de forma remota para verificar su seguridad, eficacia y una serie de otros factores. [29]
El ensayo clínico internacional de circuito cerrado de diabetes [30] , dirigido por investigadores de la Universidad de Virginia , está probando un sistema de circuito cerrado llamado inControl, que tiene una interfaz de usuario de teléfono inteligente. Participan 240 personas de 14 años o más durante 6 meses. [29]
En mayo de 2017, investigadores de la Universidad de Cambridge comenzaron un ensayo clínico de un año de duración en el que participaron aproximadamente 150 personas de entre 6 y 18 años. [29] El sistema de páncreas artificial que se está estudiando utiliza un teléfono inteligente y tiene una función de glucosa baja para mejorar el control del nivel de glucosa. [31]
El Centro Internacional de Diabetes en Minneapolis, Minnesota, en colaboración con el Centro Médico Infantil Schneider de Israel , están planeando un estudio de 6 meses que comenzará a principios de 2019 e involucrará a 112 adolescentes y adultos jóvenes, de entre 14 y 30 años. [29] [32] El objetivo principal del estudio es comparar el sistema actual Medtronic 670G con un nuevo sistema desarrollado por Medtronic. El nuevo sistema tiene una programación que apunta a mejorar el control de la glucosa alrededor de la hora de comer, lo que sigue siendo un gran desafío en el campo. [32]
El estudio actual de 6 meses dirigido por el equipo de Bionic Pancreas comenzó a mediados de 2018 e inscribió a 312 participantes de 18 años o más. [29]
La empresa biotecnológica Defymed, con sede en Francia, está desarrollando un dispositivo bioartificial implantable llamado MailPan que cuenta con una membrana biocompatible con permeabilidad selectiva para encapsular diferentes tipos de células, incluidas las células beta pancreáticas . [33] La implantación del dispositivo no requiere terapia inmunosupresora conjunta porque la membrana evita que los anticuerpos del paciente entren en el dispositivo y dañen las células encapsuladas. Después de ser implantada quirúrgicamente, la lámina de membrana será viable durante años. Las células que contiene el dispositivo pueden producirse a partir de células madre en lugar de donantes humanos, y también pueden reemplazarse con el tiempo utilizando conexiones de entrada y salida sin cirugía. [33] [34] Defymed está parcialmente financiada por JDRF, anteriormente conocida como Juvenile Diabetes Research Foundation, pero ahora se define como una organización para todas las edades y todas las etapas de la diabetes tipo 1. [35] [36]
En noviembre de 2018, se anunció que Defymed se asociaría con Kadimastem, una empresa biofarmacéutica con sede en Israel que desarrolla terapias regenerativas basadas en células madre, para recibir una subvención de dos años por un valor aproximado de 1,47 millones de dólares para el desarrollo de un páncreas bioartificial que trataría la diabetes tipo 1. [33] [37] La tecnología de células madre de Kadimastem utiliza la diferenciación de células madre embrionarias humanas para obtener células endocrinas pancreáticas. Estas incluyen células beta productoras de insulina, así como células alfa, que producen glucagón. Ambas células se organizan en grupos similares a islotes, imitando la estructura del páncreas. [38] El objetivo de la asociación es combinar ambas tecnologías en un dispositivo de páncreas bioartificial, que libera insulina en respuesta a los niveles de glucosa en sangre, para llevarlo a las etapas de ensayo clínico. [33]
La empresa de biotecnología ViaCyte, con sede en San Diego, California, también ha desarrollado un producto que apunta a proporcionar una solución para la diabetes tipo 1 que utiliza un dispositivo de encapsulación hecho de una membrana protectora de reacción inmune semipermeable. El dispositivo contiene células progenitoras pancreáticas que se han diferenciado de las células madre embrionarias. [39] Después de la implantación quirúrgica en un procedimiento ambulatorio, las células maduran en células endocrinas que se organizan en grupos similares a islotes e imitan la función del páncreas, produciendo insulina y glucagón. [40] [41] La tecnología avanzó desde estudios preclínicos hasta la aprobación de la FDA para ensayos clínicos de fase 1 en 2014, y presentó datos de dos años del ensayo en junio de 2018. [39] Informaron que su producto, llamado PEC-Encap, hasta ahora ha sido seguro y bien tolerado en pacientes a una dosis por debajo de los niveles terapéuticos. Las células encapsuladas pudieron sobrevivir y madurar después de la implantación, y el rechazo del sistema inmunológico disminuyó debido a la membrana protectora. La segunda fase del ensayo evaluará la eficacia del producto. [42] ViaCyte también ha recibido apoyo financiero de JDRF para este proyecto. [41]
En los Estados Unidos, en 2006, la JDRF (anteriormente la Fundación para la Investigación de la Diabetes Juvenil) lanzó una iniciativa plurianual para ayudar a acelerar el desarrollo, la aprobación regulatoria y la aceptación de la tecnología de monitoreo continuo de glucosa y páncreas artificial. [43] [44]
Los esfuerzos de base para crear y comercializar un sistema de páncreas artificial totalmente automatizado también han surgido directamente de los defensores de los pacientes y la comunidad de la diabetes. [45]
En abril de 2024, el NHS anunció que, durante los próximos cinco años, ofrecería el uso de un sistema híbrido de circuito cerrado a pacientes con diabetes tipo 1 en Inglaterra. [46]
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